Literatürde EAO Baca Tozu ile Yapılan Stabilizasyon/Solidifikasyon

Literatürde ağır metal içeren çamurlar ve EAO baca tozları ile ilgili yapılmış birçok stabilizasyon/solidifikasyon uygulaması mevcuttur. Farklı bağlayıcı maddeler birçok deneme yapılmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Dünyada üretilen EAO baca tozlarının büyük çoğunluğunun ülkelerin depolama sınır değerlerini sağlayamadığı bilinmektedir. S/S yöntemi ile bu atık türünün gerek arıtımı gerekse geri kazanımı mümkün olup, iyi bir bertaraf alternatifi olarak öne çıkmaktadır. Bu bölümde EAO baca tozunun zararlı çevresel etkilerini sınırlamaya yönelik yapılan S/S çalışmalarına değinilecektir.

Salihoğlu G. (2007),‟ın yaptığı doktora tezi çalışmada EAO baca tozunun S/S prosesiyle bertarafı için 3 farklı karışım hazırlanmış (Atık+Portland Çimentosu, Atık+kireç, atık+kireç+portland çimentosu) bu karışımlara TCLP testleri uygulanarak, USEPA depolama kriterlerine göre değerlendirilmişlerdir. EU ve EPA kriterlerini yalnızca Pb ve Zn sağlayamadığı görülmüştür. Sonuçta kireç olmadan EPA depolama kriterlerini sağlayamadığı görülmüş, fakat kireç eklenerek pH ayarlanması sonucu sızıntıdaki ağır metal konsantrasyonu sınırlandırılmıştır. Araştırma sonucunda optimum kompozisyon %30 atık + %35 kireç + %35 portland çimentosu, minimum metal konsantrasyonu için pH aralığı ise 8.2 - 9.4 olarak belirlenmiştir.

Pereira F.C., ve diğ. (2007), tarafından yapılan bir çalışmada ise EAO baca tozu, uçucu kül, kireç ve çimento birlikte karıştırılmış, kısa ve uzun dönem için TCLP ve basınç dayanım testleri yapılarak hazırlanan karışımların ağır metal sızıntı seviyeleri, basınç dayanımları ve kür edilme koşullarına göre bunların verimleri karşılaştırılmıştır. Hazırlanan S/S ürünlerine TCLP testi uygulanarak kısa ve uzun vadede oluşan (18 ay, 5.5 yıl, 9 yıl) ağır metal konsantrasyonları ölçülmüştür. TCLP testine göre, 9 yıl sonra sadece çimento ile yapılan S/S blok örnekleri TCLP limitlerini sağlayabilmiştir. Ayrıca S/S katılarının kür süreleri boyunca maruz bırakıldığı çevresel koşulların S/S ürünü üzerindeki etkilerini araştırmak için farklı çevresel şartlara sahip kür ortamlarında bekletilmiş olan S/S ürünlerine TCLP ve basınç dayanım testleri yapılmıştır. “Normal çevresel koşullarda, hava geçirmez mühürlenmiş plastik kap içerisinde” yapılan S/S kür koşullarının, “normal

96

laboratuvar koşullarında” ve 40°C ve 60 °C‟de havası değiştirilen/değiştirilmeyen ortamda” yapılan S/S kür koşullarına göre daha iyi sonuç verdiği anlaşılmıştır.

Fernandez A. ve diğ. (2003), kireç ve portland çimentosuyla EAO baca tozuyla karıştırılmasıyla elde edilen geleneksel S/S katısına alternatif olarak, düşük kalite MgO kullanarak S/S teknolojisini uygulamıştır. İspanya‟da EAO baca tozları, düzenli depolama öncesi temel olarak çimento ve kireç kullanılarak stabilize edildiği ve genelde bu oran 7:3 (çimento:kireç) ve 3:1 (katı atık:bağlayıcı) olarak verilmiştir. Bu çalışmada EAO baca tozu düşük kalite MgO ve bunun çimento karışımıyla S/S ürünü elde edilmiştir. Çalışmada, LG MgO oransal olarak, EAF tozuna %5‟den fazla eklendiği takdirde sızıntıda Pb konsantrasyonunun limit değerlerin altında kalabildiği ve sızıntı pH‟ının yaklaşık olarak 9.5‟e ulaştığı belirlenmiştir. Ayrıca karışımın kür süresi arttıkça sızıntıdaki Pb konsantrasyonunun azaldığını bulgulanmıştır. Çalışmada EP Tox ekstraksiyon prosedürü uygulanmış ve buna göre ağırlıkça %28‟den fazla LG MgO kullanıldığı takdirde EC50 değeri limitlerin altına indiği anlaşılmıştır.

Çalışma sonunda ağır metallerin sızması önemli ölçüde pH‟a bağlı olduğu vurgulanmıştır. EAO baca tozunun kireç, çimento veya bunların karışımlarıyla yapılan katı ürünlerinin toksisite testlerinden geçebildiği fakat bu karışımların, son ürünün minimum metal çözünürlüğü pH aralığını aşarak bazı ağır metallerin (Cd, Pb, Zn) tekrar çözünerek sızmasına neden olabildiği belirtilmiştir. Buna karşın düşük kalite MgO‟in son ürüne tamponlama özelliği vererek pH azalımını engelleyip ağır metallerin tekrar çözünme potansiyellerini azalttığı vurgulanmıştır.

Frame, S., W. (1994), yapmış olduğu patentli çalışmasında EAO baca tozu tuğla yapımında kullanılmıştır. Geçmişte yapılan çalışmalara bakıldığında, EAO baca tozu ile yapılan tuğla içine hapsetme yöntemi, TCLP ve basınç dayanımı (sınır değer: 10N/mm2) testlerini sağlayamadığı görmüşlerdir. Yeni bir yöntem olarak EAO baca tozunu tuğla yapımı sırasında kil ile karıştırılmadan önce kalsinasyon (kireçleştirme) işleminin yapılmasını önermişlerdir. Hatta kalsinasyon işleminden öncede bazı indirgeyici katkı maddeleri veya holajen maddelerin (EAO baca tozunun ağırlıkça maksimum %20‟si kadar) eklenmesinin gerekliliğine değinmişlerdir. Bu katkı maddeleri yüksek sıcaklıklarda (1040˚C civarında) gerçekleşen kalsinasyon işleminde, 1700 ˚C civarında kaynama sıcaklığı olan kurşunun daha düşük sıcaklıklarda buharlaştırılmasını sağlayarak kalsinasyon işlemi sırasında EAO baca

97

tozundan ayrılmasını sağlanmıştır. Ayrıca ZnCO3 540 ˚C – 850 ˚C„de buharlaşır. Bu ağır metaller daha sonra yoğunlaştırılarak filtrelerde tutulmuş ve geri dönüşüm gerçekleştirilmiştir. Geriye kalan kalsinasyonu yapılmış baca tozu (ağırlıkça %20- %60), kil ile birleştirilerek tuğla olarak pişirilirmiştir. Pişirme çıkışı buharlaşabilen ağır metal çıkışı gözlenmediği gibi pişirme işlemi öncesi yapılan kalsinasyon işlemi ile gerçekleştirilen tuğlanın TCLP sınır değerlerini ve basınç dayanımını sağladığı görülmektedir. Ağırlıkça %60 kalsinasyonu yapılmış baca tozu konulmasına rağmen tuğlanın basınç dayanımı yaklaşık 1600 – 1700 psi değerlerinde ölçülmüştür. Bu yöntemin tehlikeli atık sınıfında bulunan EAO baca tozlarının bertarafı ve geri kazanımı açısından başarılı olduğu gözlenmiştir. Ayrıca bu yapılan çalışma için patent (patent numarası: 5.278.111) alınmıştır.

Yapılan farklı bir patentli çalışmada Smith, C., L., (1996), farklı kireç türlerini kullanarak farklı EAO baca tozlarının stabilizasyonunda meydana gelen ürünün, pH tamponlama kapasitesinde meydana gelen değişimi araştırmışlardır. Araştırmada üç farklı tür kireç kullanılmıştır. Bunlar: yüksek kalsiyum hidrate kireç, dolomitik monohidrate kireç, dolomitik dihidrate kireçtir. Çalışmada sistem pH‟ının Zn, Pb ve Cd‟un çözünürlüğünün minimum olduğu pH aralığı olan 9,4 -10,2 arasında tutulmak istenmiştir. Bütün kireç türleri için %2 ile %14 aralığında bulunan oranlarda bütün baca tozunlarına eklenerek denemeler yapılmıştır. Farklı kireç türü ve oranlarına sahip ürünlerin, TCLP sonrası elde edilen ekstraksiyonlarındaki pH değişimleri ortaya konulmuştur.

Önemli miktarda Zn, Pb, Cd ve Cr içeren EAO baca tozunun geopolimerler ile stabilizasyonu/solidifikasyonu araştırılmıştır. Farklı tür polimerler F sınıfı kömürden elde edilen uçucu kül ve NaOH, KOH, Sodyum Silikat (Na2SiO3) ve kaolinite (Al2Si2O5(OH)4) gibi reaktiflerin kullanımı ile elde edilmiştir. Bu malzemelerle yapılan S/S uygulamasında, kür koşullarının, farklı atık miktarlarının ve karışımlarının proses üzerindeki etkisi belirlenmiştir. Elde edilen ürünlerin basınç dayanım değerleri 12-25 arasında olduğu belirlenmiş ve bunların yanında farklı sızma testleri gerçekleştirilmiştir. Ağır metal sızıntı değerlerinin kuvvetli bir şekilde pH‟a bağlı olduğu belirlenmiştir. Sonuçta geopolimerlerle yapılan S/S çalışması başarılı olduğu kanısına varılmıştır (Luna, Y., ve diğ.,2007).

Sikalidis, C., ve Mitrakas, M., (2006) tarafından yapılan başka bir çalışmada EAO baca tozu, 850 °C – 1050 °C‟de gerçekleşen kil bazlı seramik bina ürününün ve

98

dolomit beton bina ürününün eldesinde kullanılmıştır. %7,5 ile %15 arasında eklenen baca tozunun seramiğin özelliğini geliştirdiği fakat %20 eklendiği takdirde ise istenilen limitleri sağlayamadığı görülmüştür. Dolomit beton örneğinde ise eklenen EAO baca tozu arttıkça betonda meydana gelen şişme/çatlamalarda artış gözlenmiştir. Özellikle Pb olmak üzere toksik metallerin sızma davranışlarının daha detaylı olarak incelenmesi gerektiği çalışma sonucunda belirtilmiştir.

EAO baca tozuna yapılan başka bir çimento bazlı S/S uygulamasında, Pellizon Birelli, M., ve Ouki, S.K, (2008), %40 ile %90 arasında değişen baca tozu oranlarında çimento karışımları yaparak ürünlerin akışkanlık, kür süreleri, basınç dayanımları, mikro-yapısal özellikleri ve sızma davranışlarını ortaya koymaya çalışmışlardır. Yüksek konsantrasyonlarda Zn‟nun priz almayı geciktirdiğini fakat daha sonra bu etkisini yitirdiğini belirtilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen sızma değerleri İngiltere Tehlikeli Atık Depolama Kriterlerine göre değerlendirilmiştir. Zhang, A., (1999), tarafından gerçekleştirilmiş olan tez çalışmasında, Cr(VI) ve Cr(III) ağır metali içeren atığa S/S uygulaması yapılmıştır. Çalışmada Cr(VI)‟nın Cr(III)‟e indirgenmesi sağlanmış ve bu şekilde düşük çözünürlüğe sahip (CrxFe1x)(OH)3(s) elde edilmiştir. Elde edilen S/S ürünlerinin uzun ve kısa dönem kirletici davranışları incelenmiştir. Sızma testi olarak TCLP kullanılmış ve Cr sızması EPA TCLP sınırı olan 5 mg/L‟nin altına indirilmiştir. Fakat çalışmada kür süresi arttıkça sızan Pb konsantrasyonunda artış meydana geldiği belirtilmiştir. LG-MgO ile yapılan stabilizasyon çalışmasında, Garcia, M., ve diğ, (2004), pirit tavlama baca tozu ile kirlenmiş toprağa, sisteme tamponlama kapasitesi kazandıran, sistem pH‟ını metallerin minimum olduğu aralıkta, uzun periyotlarda dahi tutabilen LG MgO eklenmiştir. Bu şekilde yapılan stabilizasyonda metallerin %80‟ininden fazlasının stabilizasyonunun gerçekleştiği belirtilmiştir. %10‟dan fazla LG MgO kullanımın ise uzun dönemde metal stabilizasyonunu pH‟ta önemli bir değişim meydana getirmeden sağlayabileceği alkali ortam şartlarını oluşturabildiği sonucuna varılmıştır.

99